20世紀之前，巴斯德、科赫等人提出的細菌致病學說佔據主流，人們只知道傳染病皆由細菌或其毒素引起，並不知道“病毒”的存在。“看不見”的病毒是如何被發現的？病毒的概念又是如何發展的？人類與病毒的鬥爭看不到盡頭，僅僅是認識第一個病毒，就花了41年的時間。
撰文 | 周程
▲不同種類的病毒
自武漢暴發新型冠狀病毒肺炎以來，病毒這個專業術語迅速普及，可以說如今已成為家喻戶曉，婦孺皆知的日常用語了。
按照美國主流教科書《現代病毒學導論》給出的解釋，病毒是亞微觀的寄生性的含有蛋白質衣殼的遺傳物質顆粒。
說得更具體一點，病毒與細菌不同，是一類極小的非細胞生物；其體積小到可以通過細菌過濾器，人們只能藉助電子顯微鏡才能看到它；病毒的結構非常簡單，通常由蛋白質衣殼和核酸內芯組成。
人類最早發現的病毒是菸草花葉病毒（Tobacco Mosaic Virus，縮寫TMV）。這種亞微觀的病毒究竟是怎樣被發現的？其概念又是怎樣被構建起來的？不同時代、不同國別、不同專業的科學家在此過程中扮演了什麼樣的角色？
（一）麥爾：菸草花葉病是一種植物傳染病
因率先成功製備菸草花葉病毒蛋白質結晶而分享1946年諾貝爾化學獎的美國生物化學家斯坦利（Wendell Meredith Stanley，1904-1971)，在1944年發表的一篇文章中指出：有相當多的理由將俄國的植物生理學家伊萬諾夫斯基（Dmitri Ivanovsky, 1864-1920）視作新興的病毒學學科之父。
儘管如此，討論首個病毒的發現經緯時，仍不能不從德國農業化學家麥爾（Adolf Eduard Mayer，1843-1942）談起。
▲Adolf Eduard Mayer (1843–-1942)
麥爾於1843年生於德國西北部的奧爾登堡。他1860年進入卡爾斯魯厄理工學院學習數學和化學，1862年又進入著名的海德堡大學深造，並於1864年獲得該校的博士學位。在海德堡大學講授一段時間的發酵學和化學工程之後，麥爾於1876年赴荷蘭擔任瓦格寧根農業試驗站主任。
當時，很多種植菸草的農民都遇到了一個困惑，那就是，菸草長出的深綠葉子上會莫名其妙地出現淺綠色斑紋，致使菸葉的產量和質量都受到嚴重的影響。
為探明該菸草疾病的產生原因，麥爾自1879年開始對菸草的種植展開了長時間的觀察與實驗研究，並於1882年將這種菸草疾病命名為“菸草花葉病”（mozaik ziekte van de tabak,即Tobacco Mosaic Disease）。
▲菸草花葉病
麥爾曾研究過種子對菸草花葉病的影響，但他排除了這一影響的存在。因為同一批種子種植在不同的地方，並沒有都出現花葉病。
麥爾還研究過氣溫、光照對菸草花葉病的影響，他發現菸草花葉病與氣候並沒有直接的關聯，因為不同地區、不同時節的菸草都會得花葉病。
於是，麥爾將研究的重點集中到土壤的影響上。
1840年，德國的化學家李比希（Justus von Liebig，1803-1873）公開出版了《化學在農業和生理學中的應用》一書，揭開了近代農業化學革命的序幕。1862 年，李比希把它增補成兩厚冊作為第7版出版時，麥爾正在海德堡大學攻讀與化學有關的學位。因此，這本名著不可避免地對他產生了影響。
▲Justus von Liebig (1803-1873）
按照李比希在該書中提出的物質補償法則，麥爾推測，菸草花葉病很有可能是因為土壤中缺少某種或某些元素導致菸草營養不良造成的。為此，他對患病菸草和健康菸草的葉子所含有的化學成分以及患病菸草和健康菸草根莖周圍的土壤成分進行了對比分析，但他並沒有找到導致菸草患花葉病的原因。
1881年夏季的某一天，麥爾漫無目的地來到瓦格寧根農業試驗站的實驗苗圃。他發現苗圃中種植的好幾個外國品種的菸草都沒有患花葉病，但附近農家種植的本國品種菸草都不同程度地得了花葉病。麥爾意識到菸草花葉病不太可能是由土壤成分的差異造成的。因為這些煙田互相毗鄰，土壤成分不可能有太大的差異。
既然菸草花葉病不可能是營養不良症，那麼它又是由什麼因素造成的呢？
當時，德國細菌學家科赫（Robert Koch，1843-1910）雖然尚未因發現結核桿菌而成為家喻戶曉的英雄人物，但他1876年在《植物生物學通訊》上發表的論文“炭疽熱病因：基於炭疽桿菌的發展過程”已在學術界產生了廣泛的影響。儘管人們已普遍接受動物罹患的一些疾病是因感染了某種特定的細菌造成的這一細菌致病理論（germ theory），但是沒有任何證據表明某些植物疾病也是因細菌感染造成的。
▲Robert Koch (1843-1910)
處於窮途末路的麥爾決定模仿科赫的研究看看菸草花葉病是不是也會通過病原體傳染。於是，他將患有花葉病的菸草葉子搗碎、將從中提取的汁液用玻璃毛細管注入多株健康菸草的葉脈中。他發現，這些菸草已經長出的葉子並沒有出現花葉病症，但大約10天后新長出來的嫩葉幾乎都出現了花葉病症。而且，將從患有花葉病的菸草葉子中提取的汁液加熱到攝氏80度後，這些汁液都會失去上述特性。
因此，麥爾懷疑患病菸草葉子的汁液中含有可傳染花葉病的細菌。但他使用當時最先進的光學顯微鏡也未觀察到這種假想的細菌。而且，用培養皿進行培養後也沒有培養出任何可傳染菸草花葉病的細菌。
於是，麥爾開始給健康菸草接種各種各樣的已知細菌，看看導致菸草感染花葉病的細菌是不是其中的一種。未果後，他又給健康菸草接種一些動物和人的糞肥，以及磨碎了的過期奶酪和腐敗了的豆製品，看看菸草花葉病會不會是像酵母那樣的真菌作用的結果，因為當時基於李比希的發酵和腐敗學說建立起來的發酵致病理論（zymotic theory）仍然相當流行。當然，所有這些努力都未能幫助麥爾找到菸草花葉病的致病因子。
麥爾後來又做了一系列實驗。他發現，用單層濾紙過濾患病菸草葉子的汁液時，致病因子是能夠通過濾紙的。但他還發現，使用雙層濾紙過濾時，提取液會變成“透明濾液”，而且這種濾液不具有傳染性。由此，麥爾推定，菸草感染花葉病不可能是由真菌引起的，因為即使是酵母這樣的微小真菌也穿越不了濾紙，也就是說它們在第一次過濾時就會被濾除。麥爾認為，菸草花葉病也不會是酶參與作用的結果，因為酶之類化學物質不僅不能自我繁殖，而且即使是使用多層濾紙過濾也不至於被濾除。
麥爾最終給出的結論是：
1、菸草感染花葉病與細菌有關；
2、患有花葉病的菸草葉子汙染土壤後容易引起花葉病，因此不能將病變菸葉放置在煙田裡。
儘管麥爾並沒有真正找到菸草花葉病的致病因子，但他1886年還是公開發表了上述研究結論。
實際上，菸草花葉病是由病毒而非細菌引起的。由於病毒遠小於細菌，使用光學顯微鏡根本就看不到，所以麥爾當時找不到菸草花葉病的致病因子並不奇怪。問題是病毒是可濾過的，即便使用多層濾紙過濾，濾液都應該具有傳染性。是故，麥爾提出的非濾過性的細菌是導致菸草患花葉病的病原這個觀點並不成立，它經受不住重複實驗的檢驗。
但毋容置疑的是，麥爾乃史上第一個發現菸草花葉病是一種植物傳染病的科學家。
麥爾開啟了菸草花葉病致病因子的研究先河。他的研究結果對正在撰寫與菸草花葉病有關的學位論文的俄國學生伊萬諾夫斯基以及當時也在瓦格寧根工作的荷蘭同行貝傑林克（Martinus Beijerinck,1851-1931）產生了很大的影響，併為他們取得研究突破奠定了重要的基礎。
(二) 伊萬諾夫斯基：菸草花葉病致病因子不同於一般細菌
伊萬諾夫斯基1864年11月9日生於聖彼得堡附近的一個鄉村，其父乃西伯利亞的一名地主，幼年喪父後，隨家人搬遷至聖彼得堡的一個貧民區，並在那裡上完了中學。
▲Dmitri Ivanovsky (1864-1920)
1888年，伊萬諾夫斯基提交的學位論文“論菸草的兩種疾病”通過審查，被聖彼得堡大學授予理學士學位。剛畢業時，他繼續待在聖彼得堡大學，一邊準備申請教職，一邊在植物學實驗室工作。此後，他轉赴聖彼得堡科學院的法明茨恩（Andrei Sergeevich Famintsyn，1835-1918）實驗室擔任助手。伊萬諾夫斯基於1895年完成論文“對酒精發酵的一項調查”的寫作，並因此獲得碩士學位。之後，他又因在菸草花葉病研究方面卓有建樹於1903年被授予博士學位。同年，伊萬諾夫斯基獲聘擔任波蘭的華沙大學植物學系教授。
伊萬諾夫斯基在聖彼得堡大學學習期間，曾於1887年和1890年兩度接受俄羅斯農業部的委託赴烏克蘭和克里米亞調查菸草疾病的形成原因。
在蒐集有關菸草疾病的先行研究文獻過程中，他獲悉德國學者麥爾此前已對菸草花葉病展開過深入細緻的研究。
不過，伊萬諾夫斯基在重複麥爾的實驗時發現，使用兩層濾紙對患有花葉病的菸草葉子的汁液進行過濾後，所獲得的濾液仍然具有傳染性，這與麥爾的實驗結果明顯不符。
▲菸草花葉病患葉研磨過濾後的溶液噴灑健康的菸草花葉可以使健康菸草花葉染病
於是，他又使用一種當時最為先進的可用於生產無菌純淨水的過濾器——尚柏朗（Charles Chamberland，1851-1908）氏過濾器對患有花葉病的菸草葉子的汁液進行了過濾。結果，所獲得的濾液同樣具有傳染性。這使伊萬諾夫斯基感到非常納悶。
▲尚柏朗（Charles Chamberland）氏過濾器
在伊萬諾夫斯基看來，只有兩種可能性可以解釋這種現象:
一是這種過濾器存在質量問題，以致具有傳染性的細菌通過了通常根本無法通過的微小濾孔;
二是濾液中的致病因子是一種和自己兩年前發現的毒素類似的物質，這種毒素有可能是細菌在過濾過程中分泌出來的。
不論是前者，還是後者，歸根結底，汁液的傳染性都是由細菌導致的。由此可見年輕的伊萬諾夫斯基當時對巴斯德（Louis Pasteur，1822-1895）和科赫的細菌致病說的盲信程度。正因為如此，他未能對該項實驗結果所揭示的意義進行深入的思考和探究。他雖然率先發現通過細菌過濾器的濾液仍然具有傳染性這一現象，但卻未能明確提出濾過性病原體這一概念。
其實，即使是在當時的實驗條件下，要排除毒素引起花葉病這種可能也並不困難。
譬如說，可以使用玻璃毛細管將少量通過尚柏朗氏過濾器的汁液稀釋後接種至健康菸草的葉脈中，待該菸草的葉子出現花葉病症狀後，再提取該患病葉子的汁液，並將其稀釋後接種至其他健康菸草的葉脈中。如果傳染是由毒素類化學物質引起的，此時汁液中的毒素的濃度會大為降低，因此傳染性會明顯減弱。這樣重複做幾輪實驗後，被接種的健康菸草應該不會再出現花葉病症狀。如果仍然出現，那就意味著汁液中的致病因子具有增殖性，不太可能是毒素類化學物質引起的。
當然，伊萬諾夫斯基也可以多購置幾個過濾器再做幾次重複實驗。如果更換多個甚至是多個型號的過濾器後，所獲得的濾液都具有傳染性，那麼就應該意識到，即使這種濾過性病原體是“細菌”，那它也非通常意義上的細菌，而是一種體度遠小於常見細菌的致病因子。但是，伊萬諾夫斯基並沒有這麼做。
伊萬諾夫斯基1892年向聖彼得堡科學院提交了一篇題為“關於菸草花葉病”的論文，介紹了上述研究發現。因此，後來很多學者，尤其是俄國學者據此認為，伊萬諾夫斯基是濾過性病原體，亦即病毒的發現者。
為紀念伊萬諾夫斯基的上述研究業績，前蘇聯《微生物學》雜誌曾在1942年出了一個紀念專輯。1964年，在伊萬諾夫斯基誕辰100 週年之際，前蘇聯還將其視作為病毒學的創始人特意為其發行了一枚紀念郵票。1992年，普林斯頓大學分子生物學系的盧斯蒂格（Alice Lustig）和萊文（Arnold J. Levine）在題為《病毒學100年》的評論中高度評價了伊萬諾夫斯基百年前的研究，認為該項研究邁出了病毒發現的第一步。
▲1964年，前蘇聯為紀念病毒學創始人伊萬諾夫斯基誕辰100 週年發行的紀念郵票
但是很多歐美學者認為，雖然伊萬諾夫斯基1892年發表的論文值得在病毒學史中大書特書，但將其視作為病毒的發現者未必合適。例如，1998年，英國皇家學會召開了“菸草花葉病毒：一個世紀的開創性研究”專題研討會，該會的組織者就傾向於認為荷蘭的微生物學家貝傑林克才是病毒學學科的創始人。
(三) 貝傑林克：率先改造傳統“病毒”概念
貝傑林克1851年生於阿姆斯特丹，1872年畢業於代爾夫特理工學院化學系，1877年獲萊頓大學理學博士學位。1876年，他赴新創立的瓦格寧根農業學校擔任植物學教師。同年，麥爾也來到了瓦格寧根。由於研究領域相近，二人在瓦格寧根交往甚密，所以貝傑林克從麥爾那裡獲得了不少有關菸草花葉病的研究信息。1885年，貝傑林克從瓦格寧根搬遷到代爾夫特，在一家生產酵母和酒精的工廠擔任細菌學實驗室負責人。1895年，他又來到代爾夫特理工學院擔任細菌學教授。
▲Martinus Beijerinck (1851-1931)
1897年，新的細菌學實驗室和溫室一經建成，貝傑林克便急切地重新開啟了菸草花葉病研究。1898年，他發表了一篇著名論文，提出了“傳染性活流質(contagium vivum fluidum)”的概念。1900年，他又將這篇論文翻譯成了法文，從而引起了廣泛的關注。
從貝傑林克1898年發表的論文中可以看出，他和伊萬諾夫斯基一樣使用尚柏朗氏過濾器對從患有花葉病的菸草葉子中提取的汁液進行了過濾，並發現濾液具有傳染性。不過，貝傑林克在上述論文中並沒有引用伊萬諾夫斯基1892年寫的論文。這很可能是因為他當時的確沒有看到該論文。
尚柏朗氏過濾器使用陶瓷做濾芯，即使是非常微小的細菌也無法通過陶瓷濾芯上的濾孔進入濾液。
現在從患有花葉病的菸草葉液中提取的濾液居然有傳染性，如何解釋？
問題是使用最先進的光學顯微鏡也無法從濾液中找到致病因子；而且，無論是在有氧的環境下，還是在無氧的環境下，對濾液進行培養後，結果都顯示濾液中沒有任何細菌。不過，貝傑林克並沒有裹足不前。
貝傑林克對濾液進行大劑量稀釋後做了一組對比實驗，他發現大劑量稀釋後的濾液和未經稀釋的濾液對健康菸草產生感染的程度幾乎沒有差別。而且，受稀釋濾液感染的菸草葉子的汁液仍然具有很強的感染性，健康菸草接種其汁液後仍然都會出現花葉病症狀。於是，貝傑林克推定濾液的感染性不是由無生命的化學物質引起的。
如果濾液中存在有生命的致病因子，那麼這種致病因子是如何增殖的呢？
貝傑林克又做了一組對比實驗。他像過濾患病菸草葉子的汁液一樣，用尚柏朗氏過濾器對健康菸草葉子的汁液進行了過濾，並獲得了一批濾液。他將這種濾液加入到有傳染性的濾液中之後，再給健康菸草進行接種。他發現健康菸草感染後的病症表現程度與他用同體積的蒸餾水稀釋後的帶有傳染性的濾液的情況一樣。這意味著致病因子並沒有在健康菸草葉子汁液的濾液中發生增殖。它表明，致病因子只有在有細胞的條件下才有可能發生增殖。
▲貝傑林克的試驗記錄
儘管濾液中的致病因子無法用光學顯微鏡觀察到，但並不能排除它是比細胞還要小的超顯微顆粒的可能。
於是，貝傑林克又使用瓊脂凝膠層析的方法做了一組實驗。他將從患病菸草葉子的汁液中提取的濾液滴到瓊脂凝膠上，然後將其抹勻，並定期加註純淨水，以方便濾液擴散。貝傑林克認為，如果濾液中的致病因子具有可溶性，那它就會滲透到瓊脂凝膠內部；如果致病因子具有顆粒性，那它就不會擴散。結果顯示，濾液10日後能夠向瓊脂凝膠內部至少擴散2毫米。而且，擴散至瓊脂凝膠內部的濾液仍然具有傳染性。貝傑林克據此推定，菸草花葉病的致病因子是一種液體或者是可溶的，也就是說不是顆粒狀的。
為了弄清菸草花葉病致病因子是如何感染菸草組織的，貝傑林克進行了一系列觀察。他發現，健康菸草接種病變葉子汁液的濾液後，總是在新長出來的嫩葉上出現花葉病斑，已經完全成熟的菸草葉子上並不會出現花葉病斑。葉子在生長過程中，總是在葉尖部位出現花葉病斑，在葉尖下部並不會出現花葉病斑。而且，土壤中的致病因子是由根部進入菸草體內的。
▲因接種病毒而患病的菸草嫩葉
因此，貝傑林克推定，致病因子先進入菸草莖部，然後再感染正在進行細胞分裂的組織——葉芽或葉尖。致病因子只會在細胞組織分裂、生長時才增殖。儘管不會在不再分裂的成熟的細胞組織中增殖，但卻可以通過其傳播擴散。
貝傑林克還對菸草花葉病致病因子的活性進行了深入研究。他發現，濾液保存三個月之後，其傳染能力並沒有出現任何變化。而且，在攝氏40度的條件下將在病葉汁液中浸泡過的濾紙烘乾後，仍能使健康菸草出現花葉病症；將自然乾燥後的病葉放置在植物標本箱裡保存兩年後，同樣能使健康菸草感染花葉病。不過在這兩種情況下，致病因子的感染能力都會有所減弱。此外，將病葉汁液的濾液加熱到攝氏90度後，濾液將會完全失去活性，不再具有傳染性。
貝傑林克還做了一項有關菸草花葉病致病因子的越冬性實驗。他在秋季終止給患有花葉病的盆栽菸草澆水，等其枯死後再拔出菸草，並將粘在菸草根部的土放回盆中。第二年春天，他在幹放了一個冬季的盆子裡栽了幾顆健康菸草。他發現，這些健康菸草最終都不同程度地患了花葉病。貝傑林克由此推定，菸草花葉病的致病因子即使在乾燥的土壤中也能越冬，而且這些致病因子在春天會經由新栽培的菸草根部、莖部，感染菸草葉子，使其出現花葉病斑。
儘管當時的實驗條件和對細胞的認識有限，但貝傑林克的上述推論和假設有不少後來被證明與事實還是相當吻合的。
（四） 呂夫勒和菲洛施：牛口蹄疫致病因子是“極小生物”
值得注意的是，貝傑林克只在論文題目和兩個小節的標題中使用了“傳染性活流質”(contagiumvivum fluidum)這一術語，在論文的正文中，貝傑林克提及該因子時，都用“contagium”(觸染物)或“virus”(病毒)表示，後者更為常見。
根據《牛津英語詞典》的解釋，“Virus”一詞源自於拉丁語，其字面意思是“粘稠的液體，毒素”，在中世紀晚期的英語中主要指“蛇的毒液”。
實際上，“Virus”的含義在貝傑林克1898年發表上述文章之前一直沒有發生過太大的變化。因此，在十九世紀後期，人們在表達生物體內增殖的“poison”（毒素）之意時，會根據自己的喜好選擇“contagion”（觸染物）、“germs（病菌）”、“bacteria”（細菌）、或“virus”。它表明，這一時期“virus”仍未被賦予濾過性病原體的含義，它和“觸染物”、“病菌”、“細菌”可以互換使用。
1890年，微生物學之父巴斯德提出著名的論斷：“tout virus est un microbe”(所有的病毒都是微生物)。但是，時過八年之後，貝傑林克就將“virus”用來指代“傳染性活流質”。
貝傑林克的“傳染性活流質”的概念包含這幾層含義：
1、能通過細菌過濾器；
2、具有傳染性；
3、能在生物體內增殖，但不能在體外生長。
簡言之，病毒是一種濾過性病原體。
很明顯，貝傑林克1898年時已經確立了存在一種自主的亞微觀（亞細胞）生命形式的信念。於是，“所有的病毒都是微生物”變成了“病毒不是微生物”。
▲呂夫勒（Friedrich Loeffler,1852-1915）
貝傑林克如此對病毒概念進行形塑與德國的細菌學家、科赫的弟子呂夫勒（Friedrich Loeffler,1852-1915）和菲洛施(Paul Frosch,1860-1928)的工作有著一定的關聯。
1882年，科赫在柏林生理學學會上宣佈，他找到了結核病的病原體，這是一種若不用特殊染料進行染色，用光學顯微鏡根本看不見；而且生長十分緩慢，即使在特殊培養基上培養兩週後也只能形成很小菌落的新型桿菌。科赫的這一重大發現在學界掀起了一波尋找疑難病病原菌的熱潮。
科赫的助手呂夫勒同年就發現了類鼻疽桿菌，1884年又培養出了白喉桿菌。積累了豐富的細菌學研究經驗後，呂夫勒又和菲洛施合作於1897年在柏林傳染病研究所啟動了牛口蹄疫病原體的探究。如上所述，貝傑林克也是在這一年啟動菸草花葉病研究的。
牛口蹄疫是一種傳染病，其典型症狀是口腔、乳房和蹄部出現水泡和潰爛，犢牛患病後死亡率相當高。
▲牛口蹄疫
呂夫勒和菲洛施研究後發現，牛患口蹄疫後，其淋巴液中含有能通過細菌過濾器的傳染性物質，而且這種口蹄疫致病因子小到無法通過光學顯微鏡觀察到，也無法在培養基上培養。還有，病牛淋巴液的濾液經過高度稀釋後，仍然具有傳染性，因此可排除其為化學毒素的可能性。這項發現和伊萬諾夫斯基1892年研究菸草花葉病時的發現有著很多相似之處，不同的是，後者當時沒有用實驗排除致病因子是化學毒素的可能。
呂夫勒曾長期在科赫身邊工作，他對科赫確立的細菌致病理論深信不疑。因此，儘管牛口蹄疫的病原體具有濾過性，但他仍然不願意全面修正細菌致病理論。呂夫勒和菲洛施認為，牛口蹄疫病原體雖然能夠通過連最小的細菌都無法通過的過濾器濾孔，但它仍是一種微粒（corpuscular）。人類和動物罹患的很多其他傳染病，例如天花、牛痘、猩紅熱、麻疹、傷寒和牛瘟等，其病原體也都是這種類型的“極小生物體”（minutest organisms）。很明顯，在呂夫勒和菲洛施看來，究極而言牛口蹄疫病原體是一種微生物，只不過其體度極小罷了。
呂夫勒和菲洛施將上述研究成果整理成了4份研究報告，第1份報告的落款日期為1897年4月17日，因此被認為有可能在當年就已經公開發表了。不過，可以確定的是呂夫勒和菲洛施於1897年9月發表了一份德文的研究摘要，可能是因為沒有過濾實驗記錄，所以沒有引起貝傑林克的關注。貝傑林克在1898年的論文中只提到了呂夫勒1898年獨立發表的第4份研究報告。毋容置疑，貝傑林克在研究菸草花葉病過程中受到了呂夫勒對牛口蹄疫病原體的研究影響。但是，二人在濾過性病原體究竟是微粒還是流質一事上看法截然不同。因此，貝傑林克在1898年的論文中批評了呂夫勒的濾過性病原體微粒說。
要而言之，貝傑林克發現菸草花葉病病原體的時間點與呂夫勒和菲洛施發現牛口蹄疫病原體的時間點幾乎沒有差異。而且他們都用實驗表明濾過性病原體是一種客觀存在。
只是雙方對實驗結果的解釋不同，貝傑林克認為這種新病原體是“傳染性活流質”，不是細菌；呂夫勒和菲洛施認為這種新病原體乃迄今為止從未遇到過的一種極其細小的微粒，但它仍屬於微生物，除體度外和細菌沒有太大的差異。因此，將貝傑林克視作為病毒概念的提出者似乎更有說服力。
但是，若將濾過性病原體的發現等同於病毒的發現，那麼將病毒發現者的榮冠戴在貝傑林克的頭上還不如戴在呂夫勒和菲洛施的頭上更合適。實際上，伊萬諾夫斯基早在1892年就已發現了濾過性病原體，只是他對當時觀察到的實驗現象沒有進行深究罷了。
（五） 伊萬諾夫斯基：菸草花葉病致病因子不是“活流質”
1899年，貝傑林克將自己1898年發表的上述論文翻譯成了德文。這篇德文論文很快就引起了伊萬諾夫斯基的關注。伊萬諾夫斯基當年就寫了一篇論文回應道：自己早在1892年就已發現濾過性病原體，因此濾過性病原體的發現者應該是他，而不是別人。
通過貝傑林克的論文，伊萬諾夫斯基獲悉貝傑林克和呂夫勒對濾過性病原體是微粒還是流質存在嚴重的意見分歧。伊萬諾夫斯基難以接受貝傑林克的活流質說，他更傾向於支持呂夫勒的微粒說。於是，伊萬諾夫斯基開始對貝傑林克基於實驗提出的諸多觀點進行了追試。
伊萬諾夫斯基也使用尚柏朗氏過濾器對患花葉病的菸草葉子的汁液進行了過濾。不過，伊萬諾夫斯基過濾時沒有給汁液加壓，而且分三個時段進行了採樣。他發現，健康菸草接種這些濾液試樣後發病情況存在明顯差異。具體而言，最初採集的濾液確實具有傳染性，會使健康菸草出現花葉病症。但是，過濾12小時後採集的濾液試樣和過濾36小時後採集的濾液試樣都不具有傳染性。因此，他認為貝傑林克的活流質說不成立。
▲燭形濾芯過濾原理示意圖
在伊萬諾夫斯基看來，如果菸草花葉病病原體是液體，或者是可溶的，那麼不論是在哪個時段採集的濾液都具有傳染性，只有當菸草花葉病病原體是微粒時才會出現濾液的傳染性隨時間不斷降低的情況。
其原因是，在不加壓的情況下，微粒形態的病原體會逐漸淤積在過濾器的微小濾孔中，使得病原體越來越難以通過濾孔，當達到一定的時間值後，只有液體才能通過過濾器的濾孔，由於此時微粒形態的病原體也不再能夠通過濾孔，所以濾液不再具有傳染性。
伊萬諾夫斯基對貝傑林克的瓊脂凝膠層析實驗也進行了追試。不過，伊萬諾夫斯基使用的是剛剛凝固成形的新鮮瓊脂凝膠。他發現，患有花葉病的菸草葉汁的濾液根本就不會在這種新鮮瓊脂凝膠中擴散，而且做對比實驗用的顏料墨水溶液也不會在這種新鮮瓊脂凝膠中擴散。但是，如果使用放置數日的陳舊瓊脂凝膠做實驗，那麼菸草葉汁的濾液和顏料墨水溶液都會在瓊脂凝膠中擴散。
伊萬諾夫斯基的解釋是，瓊脂凝膠放置一段時間後內部會出現微細裂紋，從而使菸草葉汁的濾液和顏料墨水溶液能夠滲透到其內部。顏料墨水溶液能夠在陳舊瓊脂凝膠中擴散，說明陳舊瓊脂凝膠中的裂紋已經相當之大。
因此，貝傑林克觀察到的菸草葉汁的濾液在瓊脂凝膠中擴散的現象不足以證明菸草花葉病的濾過性病原體是流質的觀點。
既然菸草花葉病的病原體不是液體或可溶的，那它是什麼？是一種細菌,還是一種異常原生質?
伊萬諾夫斯基認為，它應該是一種極其微小的細菌。
只要菸草花葉病的病原體是細菌，不論它的體度小到何種程度，都應該能夠進行體外培養。因此，伊萬諾夫斯基嘗試著對菸草花葉病的病原體進行了體外培養。他發現，健康菸草接種培養液後出現花葉病的個體數量比對比組的要多，這個現象似乎只能用病原體在體外培養時發生了增殖來進行解釋。因此，伊萬諾夫斯基最終還是傾向於認定，菸草花葉病病原體是一種極其特殊的細菌（microbe），而非人們通常所講的細菌。不過，他在1903年公開發表的論文的結尾處提到，有關菸草花葉病病原體的人工培養問題需留待將來繼續研究。
伊萬諾夫斯基對貝傑林克的流質說進行了有力的反駁，但他並沒有用實驗充分證明菸草花葉病病原體就是微粒。因此，進入20世紀後，學術界圍繞濾過性病原體，亦即貝傑林克所說的病毒是否是微粒問題展開了新一輪的研究競爭。
(六) 杜加爾：菸草花葉病致病因子是可在細胞內增殖的微粒
邁入20世紀後，躋身菸草花葉病毒研究領域的學者越來越多。因電子顯微鏡的普及是1939年以後的事，故20世紀初期人們對菸草花葉病毒的研究只能是各顯神通。當時，人們討論得最多的問題是，菸草花葉病毒究竟是不是微粒？它是不是微生物？
▲伍茲(Albert F. Woods，1866-1948)
1899年，美國農業部植物產業局專家伍茲(Albert F. Woods，1866-1948) 在研究葉綠素變色問題時意識到樹葉入秋後由綠變黃可能是葉內的氧化酶的作用結果。他由此推測某些植物病變，譬如菸草花葉病有可能是因葉內的氧化酶或過氧化酶活性增強所致。這意味著菸草花葉病有可能不是外源性疾病，而是植物本身出了問題。1902年，他深入研究後發現患花葉病的菸草葉子的汁液中的確含有大量的氧化酶。他據此斷定，菸草花葉病是因氧化酶的新陳代謝發生紊亂引起的。這樣，毒素說又開始抬頭。
▲秋天的樹葉也是由綠變黃
稍後進入美國農業部植物產業局擔任專家的奧拉德(Harry A. Allard，1880-1963)對毒素說表示懷疑。他1916年在對伍茲的實驗研究進行追試後指出，氧化酶不是引發菸草患花葉病的原因，而是菸草患花葉病導致的結果。
▲奧拉德(Harry A. Allard，1880-1963)
由於當時第一次世界大戰正酣，奧拉德無法從德、法等國買到尚柏朗氏過濾器，故只能使用一種用雲母製成的多孔杯來替代尚柏朗氏過濾器進行過濾。他發現，患花葉病的菸草葉子的汁液用這種多孔杯過濾後，濾液中確實含有高活性的氧化酶，但這種濾液幾乎沒有傳染性。它表明菸草花葉病病原體已被多孔杯過濾掉了。儘管這是一項偶然發現，但它卻很好地證明了氧化酶並非菸草花葉病的病原體，同時還證明了菸草花葉病病原體是可被吸附的顆粒。
奧拉德還發現，菸草花葉病病原體不僅能夠被雲母吸附，而且使用高濃度的乙醇對其進行處理後病原體還會失去活性。不過，使用45-50%的乙醇進行處理時，病原體仍然會保持較強的活性，同時還會出現沉澱。
奧拉德的上述研究引起了美國著名的植物生理學家、植物病理學拓荒者杜加爾（BenjaminM. Duggar,1872-1956）的注意。杜加爾1898年在康奈爾大學取得博士學位後，曾赴美國農業部擔任過一年的植物生理學專家。1912年，他來到聖路易斯擔任華盛頓大學的植物生理學教授和密蘇里植物園的生理學專家，開始涉足菸草花葉病研究。
▲杜加爾（BenjaminM. Duggar,1872-1956）
杜加爾和其研究助理使用奧拉德的方法制得菸草花葉病病原體的沉澱物後，通過與已知物質顆粒的大小進行比對，於1921年推定，菸草花葉病致病因子的大小與血紅蛋白相近，直徑大約為30納米，體積大約是一般細菌的1/37000。當時，測定血紅蛋白、明膠這類膠體的分子大小時都是先讓它們在溶液中充分擴散，然後用孔徑不同的超細過濾器進行過濾，根據其不能通過的最大孔徑來推定該分子的大小取值範圍。
杜加爾在研究過程中還發現，用45-50%的乙醇處理後獲得的菸草花葉病致病因子好幾天後仍具有傳染性。此前，有研究表明，枯草菌的芽孢對高濃度的乙醇也具有耐受性。兩者的性質似乎沒有本質上的差異。杜加爾感到很好奇，於是和其研究助理對菸草花葉病致病因子和枯草菌的芽孢展開了比較研究。結果，枯草菌的芽孢在瑪瑙研缽中研磨3小時後就失去活性，而菸草花葉病致病因子研磨9個小時後仍然具有一定的傳染性。
▲電動瑪瑙研缽
杜加爾給出的解釋是，枯草菌的芽孢在研磨過程中由於細胞結構被破壞了所以才失去活性，菸草花葉病致病因子的體積只有枯草菌芽孢的1/37000，由於不可能擁有枯草菌芽孢那樣的細胞結構，所以長時間研磨後仍未失去傳染性。這意味著菸草花葉病致病因子乃有別於細菌的微粒。
杜加爾在1923年的上述論文中指出：目前，認為菸草花葉病致病因子是細菌的觀點可能是完全錯誤的；被廣泛接受的觀點是菸草花葉病致病因子乃“病毒”。
這種病毒在細胞內具有非同尋常的活性，但脫離細胞後，和任何沒有細胞結構的膠體粒子一樣沒有活性。總體看來，花葉病毒的行為更像是生物膠體，但它具有複製力。
在該文的末尾，他寫道：“花葉病的致病因子可能是宿主細胞的間歇性產物，但不是像酶那樣簡單的產物，更像是構成染色質的顆粒或具有某種遺傳結構，譬如基因那樣的顆粒。也就是說，它擺脫了宿主細胞中各種調節機制的束縛，並被賦予了自我複製的能力。” 至於顆粒狀的菸草花葉病致病因子自身究竟有沒有生命？杜加爾並沒有回答。
由上可知，一戰結束之初，美國的菸草花葉病毒研究水準就已超過歐洲。此時，在一些美國學者看來，致使菸草患花葉病的病毒乃濾過性病原體，但它既不是“傳染性活流質”，也不像具有細胞結構的“極小生物”，而是可在細胞內進行自我複製的超顯微顆粒。問題是這種顆粒狀的病毒究竟是什麼？
(七) 斯坦利：菸草花葉病毒是一種蛋白質
19世紀末期的菸草花葉病毒研究雖然只是小荷才露尖尖角，但卻帶動了20世紀早期的病毒研究的快速發展。不過，“20世紀早期的病毒研究主要在病毒病，而不在病毒的本質，因為識別某些傳染病比識別病原體要容易些。”
一戰後初期，在菸草花葉病毒研究領域表現最為突出的研究團隊當屬博伊斯湯普森植物研究所的昆克爾實驗室。昆克爾(Louis O. Kunkel, 1884-1960)早年曾在美國農業部植物產業局研究過土豆病毒病，1920年去夏威夷工作後主要研究甘蔗病毒病，1923年他接受新成立的湯普森植物研究所的聘請來到紐約，負責組建植物病毒學實驗室。該實驗室很快就吸引來了一批對菸草花葉病毒研究抱有濃厚興趣的學者。其中的代表人物有普爾蒂（H.A.Purdy）、霍姆斯（F.O.Holmes）和文森（C.G.Vinson）。
▲昆克爾（Louis O. Kunkel, 1884-1960）
普爾蒂在研究過程中發現，患有花葉病的菸草葉汁中存在一種健康菸草葉汁中沒有的特殊物質，而且用菸草花葉病毒感染同為茄科的番茄、矮牽牛、辣椒等植物後，其葉汁中同樣含有這種物質，但在受其他病毒感染的菸草葉汁中並沒有找到這種物質。實驗表明，將該特殊物質與使用兔子製備的抗菸草花葉病毒血清混合後，其感染性會被中和。很明顯，這種具有抗原性的特殊物質源自於菸草花葉病毒。由於已有研究表明，具有抗原性的物質通常都是蛋白質，所以普爾蒂在1928年推定菸草花葉病毒中含有蛋白質。
霍姆斯在閱讀與菸草花葉病有關的研究文獻時注意到，有多篇文章提及將患有花葉病的菸草葉汁接種到某些菸草屬植物的葉子上之後，該片葉子上會出現局部病斑。於是，他給17種菸草屬植物接種了患有花葉病的菸草葉汁，結果，其中5種植物的葉子上出現了局部病斑。霍姆斯確認這些局部病斑都是由菸草花葉病毒感染引起的。他認為可以用受感染葉子上的局部病斑數量來檢測所接種的菸草花葉病毒的濃度。於是，他於1929年開發出了使用心葉菸草定量檢測菸草花葉病毒濃度的新方法。這種方法不僅耗時短、精度高，而且簡單易行。此項研究為菸草花葉病毒的提純帶來了極大的便利。
▲菸草花葉病毒誘發的心葉菸草局部病斑
文森在處理被菸草花葉病毒感染的菸草病葉提取液時發現，添加藏紅、丙酮、乙醇等沉澱劑後，傳染性物質會發生沉澱。而且，添加藏紅後沉澱的那些被認為是病毒的傳染性物質，不再具有傳染性，但去除其中的藏紅後，又會恢復傳染性。文森認為這可能是傳染性物質與藏紅髮生反應造成的，換言之，病毒可能是一種化學物質。他於1931年推定這種化學物質與酶類似。此外，文森還注意到，用丙酮處理菸草病葉提取液時，會有結晶析出。不過，這種結晶的傳染性不強，而且含有不少雜質。儘管他試圖用結晶的方式提取分離菸草花葉病毒，但一直沒有成功。
從菸草病葉的提取液中成功分離出菸草花葉病毒晶體的是美國洛克菲勒醫學研究所的生物化學家斯坦利。
1932年，在時任所長西蒙·弗萊克斯納（Simon Flexner,1863-1946）的主導下，洛克菲勒醫學研究所將位於普林斯頓的動物病理學部擴充為動物與植物病理學部。鑑於昆克爾在湯普森植物研究所組織開展植物病理學研究卓有成效，弗萊克斯納決定聘請他擔任新設立的植物病理學部門主任。昆克爾到任後，除了將霍姆斯等一批老部下帶到新單位之外，還將剛滿28歲的斯坦利納入自己的麾下。
▲斯坦利（Wendell Meredith Stanley，1904-1971)
斯坦利曾在伊利諾伊大學跟隨在美國科學界和工業界享有盛譽的著名化學家羅傑·亞當斯（Roger Adams，1889-1971）教授學習有機化學，並於1929年在那裡獲得博士學位。之後，他又赴德國慕尼黑跟隨1927年的諾貝爾化學獎得主海因裡希·維蘭德（Heinrich Wieland，1877-1957）教授做了一段時間與天然物化學有關的博士後研究。在這兩個有機化學頂尖研究室受到的學術訓練為他進入科研經費充裕的洛克菲勒醫學研究所開展菸草花葉病毒結晶研究奠定了重要的基礎。
斯坦利1933年啟動菸草花葉病毒結晶研究可以說是恰逢其時。
1.已有研究表明，菸草花葉病毒可能含有蛋白質；
2.提純所需的快速測定菸草花葉病毒濃度的方法已經確立；
3.從溶液中製備高純度晶體蛋白酶已有成功先例。
關於第3點，需要再做些補充說明。
1926年康奈爾大學生物化學助理教授薩姆納（James B. Sumner,1887-1955）成功地從刀豆中提取分離出晶體脲酶,這是生物化學史上首次獲得的晶體酶。
受其鼓舞，洛克菲勒醫學研究所研究員諾斯羅普(John H. Northrop，1891-1987)重啟了胃蛋白酶的研究與製備工作，並於1930年從一種商業胃蛋白酶製劑中分離出了晶體胃蛋白酶。
此後，他又與人合作分離出了多種蛋白酶及其前體，從而使酶是蛋白質這一發現成為學界共識，並且積累了豐富的製備晶體蛋白酶的經驗。
斯坦利的菸草花葉病毒結晶研究是從重複文森等人的實驗開始的。
由於菸草病葉的提取液中除含有菸草花葉病毒外，還含有很多其他成分，所以需要採用鹽析法和層析法進行提純。
關鍵是使用鹽析法進行分級沉澱時，需要對變量進行嚴格控制。斯坦利是學有機化學出身的，而且必要時還可以請所裡的同事諾斯羅普提供幫助。這些有利條件都是文森所不具備的。而且，在濃縮病毒過程中，還需要頻繁地使用局部斑紋定量檢測法來確認沉澱物或上清液有無傳染性。由於霍姆斯已成為同事，所以必要時也可以隨時請教。
總之，斯坦利很快就獲得了高濃度的菸草花葉病毒提取物。
斯坦利發現，胰蛋白酶雖然能抑制這種菸草花葉病毒提取物的傳染性，但其傳染性仍能恢復，而胃蛋白酶則能使其水解，從而徹底失去傳染性。據此，他1934年得出結論：菸草花葉病毒是一種蛋白質，或與某種蛋白質密切相關。其後，對菸草花葉病毒在不同氫離子濃度下的滅活速率的研究也同樣支撐這一結論。這一結論無疑有助於斯坦利將目標直接鎖定蛋白質結晶的製備來設計接下來的濃縮與純化菸草花葉病毒的研究進路。
由於方向明確、路線正確、條件優越，斯坦利1935年就從菸草病葉的提取液中成功地濃縮、分離出了高純度的菸草花葉病毒結晶。
▲病毒結晶
該結晶即使稀釋10億倍或重複結晶10次仍然具有傳染性。而且，給動物注射這種結晶後獲得的抗血清能夠抑制菸草花葉病毒的傳染性。斯坦利隨即就將這項研究結論發表在當年的《科學》雜誌上。他在這篇文章中明確指出：“菸草花葉病毒被認為是一種自催化蛋白質，就目前而言，它的增殖可能需要活細胞的存在。”“該蛋白質的分子量，大約是幾百萬。”
在西門子公司於1939年首次推出實用電子顯微鏡之前，科學家們雖然有足夠的證據斷定菸草花葉病毒是一種不同於細菌的微粒，但一直無法藉助光學顯微觀察到病毒。
在根本看不到病毒的情況下，要將病毒分離出來進行培養，進而對其本質展開深入探究，無異於緣木求魚。斯坦利獨闢蹊徑，採用化學方法從患有花葉病的菸草葉子的提取液中成功分離出菸草花葉病毒結晶，使菸草花葉病毒變成一種既“看得見”又“摸得著”的一種蛋白質。這一貢獻無疑推動了人們從分子水平去進一步認識病毒的本質，促進了生物學與化學以及生物學與物理學的交叉融合，併為分子生物學的誕生奠定了重要基礎。
斯坦利因在病毒蛋白質的分離、純化與結晶方面貢獻突出，1946年與薩姆納、諾斯羅普一道被授予諾貝爾化學獎。這是病毒研究領域的第一個諾貝爾獎。
(八) 電子顯微鏡問世：人類成功觀察到病毒
斯坦利從患有花葉病的菸草葉子的提取液中濃縮、分離出蛋白質結晶，並用實驗證明這種蛋白質結晶具有傳染性，亦即能夠進行自我增殖。自我增殖乃生物才具有的屬性，如果像蛋白質這樣的化學物質的確具有自我增殖能力，那麼生命和物質之間的界限豈不需要重新劃分？
面對年輕的化學家提出的挑戰，生物學家不可能無動於衷，那些堅信病毒是生物，晶體蛋白質不是生物，因而不可能是病毒的生物學家最初的反應是對斯坦利的研究結論表示懷疑。
理論上講，病原體的確定必須遵循生物學家公認的“科赫四原則”。
▲科赫四原則，科赫法則，也稱證病律。
具體到菸草花葉病毒就是，
1、所有菸草病葉中都應含有菸草花葉病毒，但健康的菸草葉子中不能有。在這種情況下，我們並不知道菸草花葉病毒是導致菸草葉子受感染的原因，還是菸草葉子受感染後出現的結果；
2、從菸草病葉中分離出菸草花葉病毒，並進行純培養或純化處理。如果不能獲得無雜質的純粹菸草花葉病毒，根本就無法做單一要素可控實驗。而非單一要素實驗，對其結果無法進行明確歸因；
3、用純菸草花葉病毒給健康菸葉接種，健康菸葉都會發生相同病變。如果健康菸葉接種菸草花葉病毒後並沒有都發生病變，那意味著導致病變的並不只是菸草花葉病毒，可能還有其他未知因素參與作用；
4、從接種後發生病變的菸草葉子中仍能分離出菸草花葉病毒，而且分離出的病毒能與抗菸草花葉病毒血清混合後會發生中和，亦即特異性應答。如果發生病變的菸草葉子中未必都確定有菸草花葉病毒，那麼菸草花葉病的病原體究竟是什麼，仍然不能完全斷定。
斯坦利1935年在《科學》雜誌上發表的那篇論文不足2頁，由於寫得過於簡練，引起一些質疑在所難免。
但他在1936年發表的一篇論文中詳細地介紹了自己的具體研究過程和所獲得的數據。從中可以看出，他的菸草花葉病毒結晶研究從整體上講是符合“科赫四原則”的基本精神的。
比起生物學家，化學家對斯坦利的質疑則要尖銳得多。
當時，化學家提出的主要問題是，菸草花葉病毒結晶的純度如何？它果真只是蛋白質？
從1935年的論文中可以看出，斯坦利從菸草花葉病毒結晶中並沒有測出磷，只是說測出了1%的灰分，而且測出的含氮量高達20%，與已知的蛋白質含氮量不符。
這意味著他在使用硫酸銨鹽析法和硅藻土過濾法制備菸草花葉病毒結晶過程中很有可能沒有完全去除硫酸銨。在1936年的論文中，他雖然更正了含氮量的數值，但仍然沒有測出含磷量。
1936年，英國洛桑農業實驗站植物病理部門的鮑頓（F. C. Bawden）和劍橋大學病理系的皮裡（N. W. Pirie）合作對自己混合使用硫酸銨鹽析法和等電點沉澱法精製出的菸草花葉病毒結晶進行檢測後發現，結晶中的含氮量為16.7%，含磷量為0.5%，含糖量為2.5%。
他們深入研究後指出：菸草花葉病毒大約是由95%的蛋白質和5%的核糖核酸（RNA）組成的核酸蛋白質複合體。
而且，他們還基於菸草花葉病毒溶液具有各向異性推定菸草花葉病毒顆粒呈桿狀。這意味著病毒並不像人們通常想象的那樣是非常小的細菌，而是一種完全不同的實體。
▲菸草花葉病毒是由蛋白質和RNA組成的複合體
鮑頓和皮裡雖然證明了菸草花葉病毒中含有RNA，但是他們當時並沒有發現RNA作為基因組攜帶著重要的遺傳信息。
RNA具有增殖能力，亦即傳染性直到1956年才被德國科學家吉爾（A. Gierer）和施拉姆（G. Schramm）發現。
1956年，吉爾和施拉姆將菸草花葉病毒放在水和苯酚中震盪，使RNA與蛋白質分離後，再用提純過的RNA去給菸草接種，結果菸草葉子上出現了典型的花葉病斑。而當用核糖核酸酶對RNA進行處理後，再給菸草接種，菸草葉子上並不會出現病斑。
經過一系列實驗驗證之後，吉爾和施拉姆指出，RNA是一種遺傳物質，菸草花葉病毒的RNA成分在接種後的菸草葉片中能夠誘導合成出新的菸草花葉病毒。
1957年，佛蘭科爾-康拉特 (H. Fraenkel-Conrat)和辛格爾（B. Singer）通過病毒的重建進一步證實了吉爾和施拉姆的上述結論。
▲佛蘭科爾-康拉特和辛格爾的病毒重建實驗示意圖
鮑頓的弟子哈里森(B. D. Harrison)曾在文章中談到，鮑登和皮裡當時曾就RNA是否具有傳染性的問題進行過實驗研究，可能是由於兩人的實驗室相距有50英里，等皮裡把分離出的RNA運送給鮑登時RNA已經失活，所以鮑登和皮裡未能發現RNA的傳染性。
儘管鮑登和皮裡推定菸草花葉病毒顆粒呈桿狀結構，但是直到1939年才被柏林帝國生物學研究所的生物化學家古斯塔夫·阿道夫·考舍(Gustav Adolf Kausche，1901-1960) 等人確認。
如眾所知，1933年，兩位德國年輕人恩斯特·魯斯卡（Ernst Ruska，1906-1988）與波多·馮·波里斯（Bodo von Borries，1905-1956）合作，成功地研製出了全球第一臺分辨率超過光學顯微鏡的電子顯微鏡。
▲全球第一臺電子顯微鏡
但這臺電子顯微鏡結構比較簡單，實用性不強。
1938年，二人在西門子公司的支持下又合作研製出2臺結構更加合理、功能更為齊全、放大率可達3萬倍的實用電子顯微鏡試製品，其中1臺旋即交給了恩斯特·魯斯卡的胞弟，同時也是波多·波里斯的妻兄哈爾墨特·魯斯卡（Helmut Ruska，1908-1973）測試使用。在此基礎上，西門子公司於1939年正式推出第1臺商用電子顯微鏡。
▲哈爾墨特·魯斯卡（Helmut Ruska，1908-1973）
哈爾墨特·魯斯卡是學醫的，當時正在柏林大學查理特醫學院實習，他堅信電子顯微鏡有助於促進醫學和生物學的發展，因此1938年拿到電子顯微鏡後就開始嘗試著用它來觀察多種亞微觀生物。
1939年他又協助考舍等人使用電子顯微鏡成功地觀察到了菸草花葉病毒。
▲考舍拍攝的第一張菸草花葉病毒電鏡照片
考舍等人為了增加對比度，將菸草花葉病毒與膠體金混合，不僅在電子顯微鏡中觀察到了菸草花葉病毒,而且還獲得了第一張菸草花葉病毒的電鏡照片。根據考舍等人的觀察，“菸草花葉病毒分子”呈桿狀，其直徑大約為15納米，長度為150或300納米。
斯坦利等人1941年也使用電子顯微鏡對晶體菸草花葉病毒進行了觀察，這兩個團隊的觀察結果高度吻合。
▲斯坦利拍攝的菸草花葉病毒電鏡照片
這樣，自貝傑林克1898年使用“病毒”一詞特指濾過性病原體以來，人們終於用自己的眼睛看到了病毒顆粒，並確認它是含有RNA成分、具有傳染性的核酸蛋白質複合體。
只是後來隨著電子顯微鏡技術的不斷髮展，人們對桿狀菸草花葉病毒體度和結構的把握更加精準罷了。
▲菸草花葉病毒及後續發現的其他病毒的亞微觀結構及模型
結語
19世紀末20世紀初，巴斯德、科赫等人提出的細菌致病學說正處於鼎盛時期。當時，傳染病皆由細菌或其毒素引起的觀點獲得了廣泛認同。因此，當可以通過細菌過濾器的新型病原體——菸草花葉病毒被“發現”之後，俄國的伊萬諾夫斯基、德國的呂夫勒和菲洛施等人仍然不願意拋棄既有的理論和概念，將這種新型病原體繼續視作一種細菌。荷蘭學者貝傑林克雖然改造了傳統的“病毒”概念，並賦予其全新的涵義——“傳染性活流質”，但很少有人表示接受。因為根據以往的經驗人們很難想象非顆粒形態的流質也像單細胞細菌那樣具有生命力。
一戰結束後不久，美國植物病理學家杜加爾基於自己的實驗研究將“病毒”的概念發展成為可在細胞內自我增殖的微粒，但他既沒有見到這種微粒狀的病毒，也不知道這種微粒狀的病毒究竟是什麼？因此，當美國生物化學家斯坦利藉助當時最先進的酶蛋白質結晶技術於1935年製得菸草花葉病毒結晶，並指出“病毒”是一種蛋白質時，在學術界引起了熱議，因為這種“病毒”概念顛覆了很多人對生命和物質的認知。
自我增殖被認為是隻有生命才具有的屬性，如果作為化學物質的蛋白質確實具有這種屬性，那麼生物與非生物的界限在哪裡？
儘管對斯坦利的研究表示懷疑的人有很多，但用事實修正了斯坦利的研究結論的唯有英國的鮑登和皮裡。
鮑登和皮裡1936年用無可爭辯的實驗數據證明菸草花葉病毒中除含有大量的蛋白質外，還含有少量的RNA，只是人們當時並沒有意識到這種RNA才是病毒的遺傳物質。鮑登和皮裡還從這種核酸蛋白質複合體具有各向異性，推出菸草花葉病毒應該是桿狀顆粒，而不是球狀顆粒。
在電子顯微鏡的發明人、1986年諾貝爾物理學獎得主恩斯特·魯斯卡的弟弟哈爾墨特·魯斯卡的協助下，德國生物化學家考舍於1939年終於觀察到了菸草花葉病毒，並確認其為桿狀顆粒。
從最初推定菸草花葉病毒為濾過性病原體，到直接觀察到這種濾過性病原體為一種亞微觀顆粒，人類整整用了41年。
在這段時間裡，很多科學家都為人類加深對病毒的理解做出了重要的貢獻。
不可否認的是，這些科學家雖然在研究菸草花葉病毒的過程中都得出了一些符合事實的有價值的結論，但是他們的論文或報告中也都存在著這樣或那樣的錯誤，要麼實驗結果不完全符合事實，要麼構建的病毒概念不完全正確。簡言之，沒有一篇論文或報告沒有錯誤，只是當時未必有人能夠發現罷了。
至於沒有為加深對病毒的理解做出貢獻，甚至對病毒概念的形成產生嚴重誤導的論文或報告則不計其數。如果當時的人們對這些論文或報告推崇備至，將這些論文或報告的作者視若神明，不僅不利於病毒概念的形塑，甚至會阻礙科學的發展。
倘若因受時代的侷限，歷史上的絕大多數論文與報告都會或多或少地存在一些錯誤，每一位科學家都會不可避免地存在一些認識誤區，那麼應該如何看待科學知識，如何對待科學家？
顯然，一味地迷信科學和盲從科學家並不能使我們更加接近真理，也無助於我們解決當下所面臨的諸多科技難題。
懷疑的世界真理多，盲信的社會謬誤多。科學始於疑問，過去是如此，現在恐怕也是這樣。
通過回顧和深描菸草花葉病毒的發現過程，我們還可以看到，科學的發展是累積性的，即使是重大發現通常也是由很多人共同完成的。因此，有必要在科學共同體內部建立平等對話和合作交流的機制。
只有充分發揚學術民主，建立平等對話的機制，才有可能使每一位科學家的真知灼見都不至於被埋沒，同時確保任何權威的認知盲點都不至於成為阻礙科學發展的絆腳石。
真理越辯越明，在科學共同體內部，批評錯誤觀點和理論的方法不是壓制這種觀點和理論的傳播，而是提出一個更有競爭力的觀點和理論。
要建立合作交流機制，首先需要建立一套大家都能理解的話語體系，不能各說各話；其次需要搭建一批方便各國學者高效溝通的平臺，不能畫地為牢。
可以說，無論是德國學者、俄國學者，還是美國學者、英國學者，如果大家在研究菸草花葉病毒過程中，不是基於普遍主義立場行動，就不可能建立起那麼龐大的“行動者網絡”，因而也就不可能形成那麼強大的如實表徵病毒本質的能力。
本文作者為（中國科協-北京大學（聯合）科學文化研究院副院長，北京大學醫學人文學院院長，哲學系教授。本文系基於《工程研究-跨學科視野中的工程》2020年第1期刊發的周程的“病毒是什麼”改編而成。本文與北京大學科學技術與醫學史系（微信號：hstm-pku）同步推送。
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